河北省侧柏面积和蓄积分布规律及其适宜生境研究

李清泉 高泽威 汤素青 柳俊明 王立成 杨新兵

摘要：為探究侧柏林分布规律和适宜的生长环境，以河北省侧柏二类资源数据为依据，在GIS的支持下，利用二元材积模型计算侧柏蓄积量，分析侧柏林蓄积量空间分布规律，以及与地形因子的关系。研究结果：（1）河北省侧柏林总面积3.8067万hm²，总蓄积量108.42万m³，单位蓄积量28.48m³/hm²。（2）不同地级市中，单位蓄积量最大为邢台（43.74m³/hm²），最小为承德（18.22m³/hm²）。（3）不同龄组中，单位蓄积量最大为过熟林（67.74m³/hm²），最小为幼龄林（20.22m³/hm²）。（4）不同林种中，分布最广的为水保林（2.6497万hm²），最小为护岸林（0.0001万hm²）。（5）侧柏林适宜生境为海拔800m以下、坡度15°～35°、朝南坡地区。

关键词：侧柏；蓄积；生境

Research on the Distribution Law of Area and Volume and Its Suitable Habitat ofPlatycladus orientalisin Hebei Province

LI Qingquan¹， GAO Zewei²， TANG Suqing³， LIU Junming¹， WANG Licheng¹， YANG Xinbing²

1 Nursery Farm in Mancheng District of Baoding，Hebei Baoding 072150，China; 2 College of Forest，Hebei Agricultural University，Hebei Baoding 071000，China; 3 Shexian Forestry Technical Service Center，hebei handan 056400

Abstract：In order to explore the distribution law and suitable growth environment ofPlatycladus orientalis， this paper is based on the data of Platycladus orientalis resources in Hebei Province，with the support of GIS，the volume ofPlatycladus orientaliswas calculated by using the binary volume model，and the spatial distribution law ofPlatycladus orientalisvolume and its relationship with topographic factors were analyzed.Research results： （1）The total area ofPlatycladus orientalisforest in Hebei Province is 380.67 million hm²，the total volume is 1.0842 million m³，and the unit volume is 28.48 m³/hm². （2）In different prefecture-level cities，the largest unit volume is Xingtai（43.74m³/hm²），the smallest is Chengde（18.22m³/hm²）. （3）In different age groups，the maximum unit volume was over-mature forest （67.74m³/hm²），and the minimum was young forest（20.22m³/hm²）. （4）Among different forest types，the most widely distributed is soil and water conservation forest（264.97 million hm²），and the smallest is revetment forest（0.0001 million hm²）. （5）The suitable habitat of Platycladus orientalis is below 800m altitude，15°～35°slope， Facing the south slope area. The results can provide reference for Platycladus orientalis to adapt to the tree.

Keywords：Platycladus orientalis;accumulation;habitat

森林蓄积量不仅可以反映林木资源丰富水平和森林生态环境的优劣，还可以衡量和评估森林经营状况、生产能力和森林资源质量^[1，2]。立地条件是多种自然环境因子综合作用而形成，立地质量的高低，对于林木生长的具有重要影响，影响着林木的生产潜力^[3]。林木的生长受海拔、坡度、坡向等地形因子的影响。侧柏喜光，耐阳光直射，适应性较强，在干旱、贫瘠、中性、酸性以及轻盐碱等类型的平地或悬崖上均可生长，萌芽性较强，具有浅根性特点^[4]，常用做干旱山地的造林树种首选。姜倩倩^[5]研究徂徕山不同海拔侧柏（Platycladus orientalis）生长规律发现，侧柏在低海拔生长情况较高海拔好。张永丽^[6]等研究黄土高原坡位对侧柏人工林生长影响发现，侧柏林的树高及胸径生长表现均为下坡位＞中坡位＞上坡位。侯玉松^[7]等研究坡向对淄博市淄川区侧柏生长时发现，南坡侧柏株高、冠幅、胸径均大于北坡。本文以侧柏二类资源数据为基础，分析河北省不同地区、起源、林种、林龄的侧柏林面积和蓄积量分布规律，基于立地因子（坡度、坡向、土层厚度等）和生长因子（胸径、树高等）解析侧柏分布的最适立地条件，旨在为河北省侧柏造林和经营活动提供依据。

1. 研究区概况

河北省位于北纬36°05′～42°40′，东经113°27′～119°50′之间，东临渤海、内环京津，西为太行山，北为燕山，燕山以北为张北高原，东南为华北平原，面积为18.88万km²，属于海河流域。属温带大陆性季风气候，四季分明，2022年均降水量569.3mm，年均温12.6℃，土壤类型为棕壤、褐土、栗钙土和潮土。天然植被以落叶阔叶林为主，混生温带针叶林，主要树种有侧柏、油松（Pinus tabuliformis）、栓皮栎（Quercus variabilis）、臭椿（Ailanthus altissima）、白榆（Ulmus pumila）等。

2. 研究方法

研究采用的数据为河北省2022年侧柏资源二类调查数据，对河北省11个地级市、3个林种（保护林、用材林、特种用途林）、5个龄组（幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林、过熟林）的单位蓄积量、总蓄积量进行统计对比。

筛选胸径≥5cm的侧柏小班18205个，根据平均胸径、平均树高、林分密度、小班面積，利用二元材积表计算侧柏林蓄积和单位蓄积。公式为：

V＝0.000071182990×D^1.9414874×H^0.81487080

式中：V—材积（m³），D—胸径（cm），H—树高（m）。

采用ArcGIS软件提取海拔、坡度、坡向等地形因子，将单位蓄积量和地形因子要素数据转为栅格数据，并划分梯度，利用重分类功能对栅格数据进行处理，探究侧柏林单位蓄积和面积与海拔、坡度、坡向等因子的关系。

采用下限排外法将海拔分为7个等级（≤200、200～400、400～600、600～800、800～1000、1000～1200、＞1200m）。采用下限排外法将坡度分为6个等级：平坡（≤5°）、缓坡（5°～15°）、斜坡（15°～25°）、陡坡（25°～35°）、急坡（35°～45°）、险坡（＞45°）。根据《森林资源规划设计调查技术规程》（GB/T26424－2010），将侧柏分为3个林种（13个亚林种）：防护林（防风林、护岸林、护路林、其他防护林、水保林、水源林）、特殊用途林（保护林、风景林、国防林、环境林、纪念林、能源林）、用材林。将坡向分为：无坡向（坡度＜5°）、东坡（67.5°～112.5°）、东南坡（112.5°～157.5°）、南坡（157.5°～202.5°）、西南坡（202.5°～247.5°）、西坡（247.5°～292.5°）、西北坡（292.5°～337.5°）、北坡（337.5°～360°、0°～22.5°）、东北坡（方位角22.5°～67.5°）。

3. 结果与分析

3.1 不同地级市侧柏林蓄积量分布

不同地级市侧柏林蓄积量见表１。由表1可知，河北省侧柏分布面积为3.807万hm²，总蓄积量为108.39万m³，单位蓄积为28.47m³/hm²。侧柏分布面积最广承德市，占侧柏总面积的32.39%，其次是邯郸市和唐山市，衡水市侧柏分布面积最小。侧柏林总蓄积量邯郸市最大（32.89万m³，30.34%），承德市次之（22.43万m³，20.69%），衡水市最小（0.04万m³，0.04%）。单位蓄积量不同地级市大小排序为：邢台市＞廊坊市＞保定市＞秦皇岛市＞沧州市＞唐山市＞衡水市＞邯郸市＞张家口市＞石家庄市＞承德市。

3.2 不同龄组侧柏林蓄积量分布

不同龄组侧柏林蓄积量见表2。由表2可知，从面积来看，侧柏林以幼龄林为主，面积2.1627万hm²，占全省侧柏总面积的56.81%，其次为中龄林，分布面积最小的为成熟林。从蓄积来看，不同龄组侧柏总蓄积量大小排序为：幼龄林＞中龄林＞近熟林＞过熟林＞成熟林。单位蓄积量过熟林最大（67.74m³/hm²），其次为近熟林（51.65m³/hm²），幼龄林最小（20.22m³/hm²）。

3.3 不同林种侧柏林蓄积量分析

不同林种侧柏林蓄积量见表3。由表3可知，从面积来看，侧柏防护林亚林种最大为水保林（2.6497万hm²），占全河北省侧柏总面积的69.91%，其次为水源林（0.5387万hm²，占14.15%），护岸林最小（0.0001万hm²，0.0003%）；特殊用途林亚林种最大为风景林（0.1946万hm²，5.11%），最小为纪念林（0.0005萬hm²，0.01%）。从蓄积量来看，最大为水保林（74.79万m³），最小为护岸林林（0.0007万m³）。单位蓄积量大小排序为：纪念林＞风景林＞国防林＞水源林＞水保林＞保护林＞环境林＞其他防护林＞用材林＞能源林＞防风林＞护路林＞护岸林。

综上，侧柏防护林面积（3.1993万hm²）、蓄积量（90.29万m³）最大，其次为特殊用途林面积（0.3486万hm²）、蓄积量（12.35万m³），用材林面积（0.2588万hm²）、蓄积量（5.78万m³）最小。单位蓄积量排序为：特殊用途林＞防护林＞用材林。

3.4 地形因子与侧柏林蓄积量关系分析

3.4.1 海拔与侧柏林蓄积量关系分析

将侧柏单位蓄积量与海拔进行数据叠加，得到不同等级单位蓄积量沿海拔梯度分布情况。由表4和图1可知，随着海拔的不断升高，侧柏分布面积呈现出先增后减的趋势。海拔600～800m侧柏总面积最大，为0.9635万hm²，其次是海拔400～600m，为0.9081万hm²，400～800m占总面积的41.17%。单位蓄积量≤10m³/hm²的侧柏在海拔600～800m之间分布最广，单位蓄积量在10～20m³/hm²的侧柏在海拔400～600m之间分布最广，单位蓄积量在20m³/hm²以上的侧柏在海拔200～400m之间分布最广。

3.4.2 坡度与侧柏林蓄积量关系分析

不同坡度梯度侧柏林蓄积量分布研究结果见图2和表5。将侧柏单位蓄积量与坡度进行数据叠加，得到不同等级单位蓄积量沿坡度等级分布情况。由表5和图2可知，随着坡度的不断升高，侧柏的分布呈现出先增后减的趋势。坡度25°～35°的地区侧柏面积最大（1.5096万hm²），占总面积的39.66%，其次是坡度15°～25°的地区，分布面积为1.2020万hm²，坡度＞45°的地区侧柏面积最小（0.0133万hm²），仅占总面积的0.35%。单位蓄积量≤5、5～10m³/hm²的侧柏主要分布在坡度15°～45°之间，面积分别为0.2315万hm²、0.5398万hm²；单位蓄积量10～15、15～20、20～25、＞25m³/hm²的侧柏主要分布在坡度15°～35°之间，面积分别为0.3469万hm²、0.2888万hm²、0.2336万hm²、1.2783万hm²。各等级单位蓄积量侧柏面积随着坡度的不断增大呈现出先增后降的趋势，且在坡度上的面积分布由大到小：陡坡（25°～35°）、斜坡（15°～25°）、急坡（35°～45°）、缓坡（5°～15°）、平坡（0°～5°）、险坡（＞45°）。

3.4.3坡向与侧柏林蓄积量关系分析

不同坡向侧柏林蓄积量分布研究结果见表6和图3，将侧柏单位蓄积量与坡向进行数据叠加，得到不同等级单位蓄积量在不同坡向上的分布情况。由表6和图3可知，不同坡向上侧柏面积由大到小排序为：南＞西南＞东南＞东＞西＞东北＞西北＞北＞无坡向，分布在南、西南3个坡向的侧柏面积较大（1.9977万hm²），占总面积62.16%；分布在东北、西北、北、无坡向4个坡向的侧柏面积较小（0.9564万hm²），仅占总面积29.76%。各等级侧柏分布面积由南向北分布上呈现逐渐减低的趋势。

4. 讨论

海拔差异会导致温度、降水、光照、蒸散等多个环境因子发生改变，大气温度随海拔的升高而降低^[8]，罗天祥^[9]等研究发现，植物蓄积量随海拔的升高呈现先增高后降低的趋势，并且当海拔到达某一高度时，蓄积量迅速下降.本研究中，当海拔超过800m时，侧柏蓄积由21.15万m³降低至11.43万m³，降低54.04%；姜倩倩^[5]等也发现低海拔地区的侧柏生长较高海拔好。

坡度的不同在很大程度上影响土壤水分状况和养分，通常缓坡的土壤水分优于陡坡，坡度越大水分散失更为严重，水源涵养能力差，导致土壤干旱加剧，不利于植物生长^[10]。查高德^[11]研究发现兰州北山侧柏人工林的蓄积随着坡度增加而减小。本研究中，坡度较小的侧柏林单位蓄积大于坡度较大侧柏林，但是侧柏林分布面积却随着坡度的增加呈现先增后减的趋势，这是因为随着坡度的增加，土壤水分的缺失，侧柏因适应性强、耐干旱瘠薄等特点^[12]，在水分不足的山地竞争能力增强，因此分布面积增加，当坡度增加到一定程度，土壤及土壤水分流失严重，不再适合乔木生长，侧柏分布面积减小。

作为喜光树种，在华北地区，南坡、西南坡、东南坡光照较北坡、西北坡、东北坡充足，因此阳坡侧柏生长状况较北坡好，罗军伟^[13]研究山东省鲁东地区侧柏生长量时发现，侧柏在阳坡的生长量大于阴坡生长量，同样的，侯玉松^[7]等研究淄博市淄博區坡向对侧柏人工林影响时发现，南坡侧柏单位蓄积量大于北坡，均验证了本研究的观点。

5. 结论

河北省侧柏林分布最广为承德市和邯郸市，幼龄林总面积和总蓄积量最大，主要用作防护林。侧柏的分布随海拔及坡度的增加均呈现先增加后减小的趋势，随坡向由南向北分布上呈现逐渐减低的趋势。河北省侧柏适宜生境为海拔800m以下、坡度15°～35°、坡向为朝南山坡地区。

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